Hallan un sistema planetario con una super-Tierra y un sub-Neptuno

En una colaboración internacional, liderada por científicos de la Universidad de Berna, Suiza, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y en la que participaron investigadores del CONICET, se logró la detección de un sistema planetario en el que se hallaron dos planetas (b y c) que pertenecen a los grupos llamados super-Tierra y sub-Neptuno, respectivamente, y que orbitan la estrella enana TOI-1266. Los resultados fueron publicados en la revista Astronomy and Astrophysics.

“Estos planetas son ideales para poner a prueba distintas teorías que existen sobre cómo se forman y evolucionan los planetas de tamaños pequeños”, explica Romina Petrucci, investigadora adjunta del CONICET en el Observatorio Astronómico de Córdoba, (Universidad Nacional de Córdoba), quien es una de las participantes del proyecto Saint-Ex, en el marco del cual se realizó la observación.

El proyecto Saint-Ex, -acrónimo de Search And CharacterisatioN of Transiting EXoplanets (Búsqueda y Caracterización de Exoplanetas en Tránsito, en español)-, consta de un telescopio de 1 metro de diámetro con una cámara CCD de última tecnología, cuyo propósito fundamental es el de detectar planetas terrestres alrededor de estrellas frías. El director principal del proyecto es el astrónomo Brice-Olivier Demory de la Universidad de Berna, Suiza, y la coordinadora a nivel mundial es Yilen Gómez Maqueo Chew, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM. Recibió su nombre en honor a Antoine de Saint-Exupéry, el escritor y aviador, autor de El Principito.

Lo que hace este telescopio es detectar los planetas con la técnica de tránsitos planetarios, una técnica muy extendida que se basa en medir de manera continua y durante varias noches, el brillo de una estrella, que se espera que sea aproximadamente constante en el tiempo. Y, si la estrella alberga un planeta, cuando éste pasa entre el observador en la Tierra y la estrella, parte de ese brillo disminuye. Lo cual los astrónomos pueden utilizar para calcular el tamaño de ese objeto que está interfiriendo.

Esta también es la técnica que utiliza TESS, (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que monitorea desde el espacio el cielo Terrestre en busca de exoplanetas. Lo que hace TESS es observar por varios días estrellas brillantes del hemisferio Norte y Sur y cuando encuentra una disminución en la luz de alguna de ellas, emite una alerta. Estos datos que brinda el satélite, sin embargo, se deben complementar con observaciones desde la Tierra.

Con la alerta de TESS, entonces, los investigadores orientaron las observaciones hacia la estrella que les indicó este satélite, y a partir de las imágenes obtenidas con Saint-Ex pudieron confirmar la detección de dos exo-planetas orbitando a su alrededor.

“En enero y febrero de 2020, observamos un tránsito planetario del planeta b, que sería el sub-Neptuno y del planeta c, que sería la super-Tierra, alrededor de esta estrella que se llama TOI-1266. Para confirmar que efectivamente se trataba de planetas, se usaron otros tránsitos de otros telescopios, datos espectroscópicos, e imágenes de alta resolución, que permitieron garantizar que la disminución en el brillo encontrada no provenía de otra estrella sino que era de origen planetario”, cuenta Petrucci y agrega: “Emiliano Jofré, [ investigador adjunto del CONICET, en el Observatorio Astronómico de Córdoba], fue el encargado, junto a otros coautores, de caracterizar esta estrella, y confirmar que se trataba de una estrella fría”.

Dos planetas nuevos para probar una teoría de evolución planetaria

Existen distintas teorías que dicen cómo se formarían estas superTierras y sub-Neptunos, pero no hay un consenso aún sobre cuál es la correcta, confía la investigadora. “La primera teoría dice que estos planetas se forman dependiendo del ambiente en el que nacen: si el planeta nace en un disco con poco gas, se forma una super-Tierra, es decir un objeto con núcleos rocosos sin envolvente gaseosa; mientras que si el disco tiene mucho gas, se forma un sub-Neptuno, con un núcleo rocoso pero con una envolvente gaseosa”.

Con este hallazgo, en el que hay un planeta rocoso, sin envolvente gaseosa y otro con envolvente gaseosa, se da soporte a una segunda teoría, que indica que estos planetas se forman como consecuencia de la evolución del sistema, donde la pérdida de la envolvente gaseosa se da por calentamiento. Sea calentamiento externo -por radiación que emite la estrella- o por calentamiento interno -desde el núcleo mismo del planeta-

“Lo que encontramos está de acuerdo con la teoría de foto-evaporación, que postula que la estrella es la que evapora la atmósfera. En este escenario, la radiación ultra-violeta emitida por la estrella calienta la envolvente gaseosa planetaria provocando su expansión, lo cual hace que las capas más externas dejen de estar ligadas gravitacionalmente, y se pierdan”.

“Hicimos simulaciones termodinámicas de unos 6000 planetas, alrededor de una estrella de características similares a TOI-1266 con una radiación suficiente para despojar a estos planetas de su envolvente gaseosa -que eran subneptunos, y evolucionamos el sistema por 10 mil millones de años. El resultado es que estas dos poblaciones, la de super-Tierras y sub-Neptunos, se reproducen por esta simulación, y explica también las características de estos dos planetas que encontramos”, concluye Petrucci.